У дисертації, що є завершеною науково-дослідною роботою, дано теоретичне узагальнення і вирішення актуальної науково-технічної проблеми попередження та локалізації вибухів газу і пилу в глибоких шахтах шляхом установлення закономірностей виникнення вибухового середовища й формування механізму вибуху, відкриття явища утворення техногенних зон, потенційно небезпечних за газодинамічними явищами, і закономірного аналітичного зв'язку аварії роду «Вибух» з ергатичністю промислового об'єкта (шахти) як системи «людина-машина-середовище». Основні наукові результати і висновки, що витікають з роботи, полягають у наступному: 1. Показано, що в найближчій перспективі природна техногенна ситуація в шахтах і небезпека вибухів метану не знизяться, що обумовлює актуальність розв'язання проблеми попередження та локалізації вибухів і досліджень з теорії розвитку й удосконалення адекватних заходів безпеки. 2. Установлені причини та місця утворення вибухової суміші метану з повітрям: виділення метану з вугілля та масиву в тупикових виробках і його скупчення у разі порушення провітрювання через зупинку ВМП і дефекти повітроподавальних трубопроводів (34% від усіх загазувань); виділення метану з вугілля та масиву в очисних вибоях у разі порушення провітрювання, яке забезпечується за рахунок загальношахтної депресії (22,2%); раптове виділення метану у виробки, викликане газодинамічними явищами (раптові викиди, прориви, суфляри) і утворення небезпечних концентрацій через недостатню кількість повітря та часу на його розбавлення (17,6%); надходження метану в робочі виробки з вироблених просторів, обвалень і заперемичених неробочих виробок (17% від усіх). 3. Запропоновано зростання концентрації метану в тупикових вибоях під час підривних робіт і раптових викидів зображати як зростаючу лінійну функцію часу від початкового значення концентрації в тупиковому вибої до значення, що залежить від швидкості зростання концентрації при працюючому і зупиненому ВМП. 4. Установлена відносна значущість джерел запалювання метано-повітряного середовища: на електрострум, фрикційне іскріння і підривні роботи припадає 82,4% усіх вибухів, причому більше половини з них (46,3 % від усіх) припадає на електрострум, а вибухи від фрикційного іскріння і від підривних робіт складають відповідно 19,4 % і 16,7% від усіх вибухів у гірничих виробках. 5. Обґрунтовані закони розподілу газодинамічних явищ, показано, що газодинамічне явище в галузі можна чекати через кожні 52 години, а раптовий викид – через 250 годин з імовірністю цих аварійних подій, яка дорівнює 0,99. 6. Запропонована методологія розрахунку об'єму метану, який виділяється під час газодинамічного явища, показано, що для розрахунків достатньо мати дані про витрату повітря, котре подається у виробку, і про концентрацію метану в ній, що визначається за показаннями апаратури автоматичного контролю метану. 7. Обґрунтована математична модель процесів загазування гірничих виробок і формування вибухонебезпечного середовища під час газодинамічного явища, яка враховує його вплив на стійкість провітрювання виробок аварійної дільниці і розмір зони загазування. 8. Розроблена методика комп'ютерного розрахунку параметрів загазування гірничих виробок і формування вибухонебезпечного середовища при газодинамічних явищах, обґрунтований алгоритм, блок-схема і програма комп'ютерного розрахунку з використанням стандартних і типових програмних пакетів. 9. Уперше розкритий механізм утворення техногенних зон у гірському масиві, що полягає у виникненні коливань плити вміщуючих порід в міру посування фронту очисних робіт, а також обґрунтована методика визначення параметрів техногенних зон на основі фізичної оцінки кута нахилу нашарувань гірських порід із використанням геологорозвідувальних свердловин і побудови графіків уклонів. 10. Запропонована структурна схема забезпечення газового моніторингу, сутність якої полягає в тому, що інформація про вміст небезпечних газів, одержана від датчиків і первинних перетворювачів, надходить до пристроїв управління та обробки інформації, встановлених у шахті, і потім за допомогою каналоутворюючої апаратури передачі даних – в розроблений інформаційно-обчислювальний комплекс КАГІ; командні сигнали на вимикання електроенергії видаються безпосередньо від пристроїв управління та обробки даних, а телеінформація надходить до контролера оператора АГК із можливістю відображення її на комп'ютерному моніторі й роздрукування на принтері. 11. Виходячи з установлених у роботі недоліків пасивних водяних і сланцевих заслонів, що полягають у недостатній надійності останніх і обмежених можливостях при великих швидкостях поширення вибуху, автор обґрунтував застосування більш досконалих автоматизованих засобів вибухозахисту, а також запропонував заходи щодо підвищення їх ефективності, реалізовані у розробленій системі СВША з датчиками контролю пиловідкладення. 12. Обґрунтована можливість моделювання виникнення вибухів у часі потоком випадкових подій, а розподіл часу між черговими аваріями зображати експоненціальною функцією інтенсивності потоку, що дозволяє визначити прогноз часу очікуваного чергового вибуху. 13. Розроблена методика установлення критеріїв оцінки допустимих рівнів техногенної аварійності, що базується на моделюванні аварії як послідовності суміщення небезпечних станів середовища, обладнання й людського чинника, і запропонованому визначенні умовних ймовірностей небезпечних станів експертним шляхом. 14. Запропонована методика визначення збитку, викликаного вибухом метану чи вугільного пилу в шахті, й показано, що економічний збиток у середньому від одного вибуху може становити більше 10 млн. грн. 15. Розроблена методика оцінки вартості втрат, до яких призводить загибель людини при визначенні економічного збитку від вибухів метану й вугільного пилу, сутність якої засновано на врахуванні недоотриманого внутрішнього валового продукту країни і витрат, пов'язаних із загибеллю людини, а також статистичних даних про стаж роботи та вік працівників, які загинули під час вибухів, що сталися раніше; установлено, що статистичні дані про стаж роботи і вік загиблих підлягають нормальному законові розподілу, визначені статистичні параметри закону розподілу – середнє значення й квадратичне відхилення. Основні положення дисертації опубліковано в наступних роботах: 1. Брюханов А.М. Научно-технические основы расследования и предотвращения аварий на угольных шахтах. – Донецк: Норд-пресс, 2004. – 347 с. 2. Расследование и предотвращение аварий на угольных шахтах /А.М. Брюханов, А.Г. Мнухин, В.П. Колосюк, В.И. Бережинский, В.П. Коптиков, К.К.Бусыгин, Ю.Т. Хорунжий. – Донецк: Норд-пресс, 2004. –Ч. I – 548 с. 3. Расследование и предотвращение аварий на угольных шахтах /А.М. Брюханов, А.Г. Мнухин, В.П. Колосюк, В.И. Бережинский, В.П. Коптиков, К.К.Бусыгин, Ю.Т. Хорунжий. – Донецк: Норд-пресс, 2004. –Ч. II – 632 с. 4. Проблемы разработки крутых и крутонаклонных пластов на больших глубинах: Учеб. пособ./ С.О. Гребенкин, С.В.Янко, В.Р.Алабьев, Э.В.Борисенко, А.М.Брюханов, Д.Д.Выговский, В.П.Глебов, А.Д.Доронин, Д.М.Житленок, И.Ф.Иванов, В.Л.Иванов, Н.Н.Касьян, В.А.Кузин, С.Д.Керкез, В.И. Пилюгин, И.А.Пивень, С.В.Поляков, В.М.Теросипов, Е.С.Чуприна. - Донецк: УкрНТЭК, 2002. – 288 с. 5. Брюханов А.М. Моделирование формирования взрывоопасной среды при газодинамических процессах в угольных шахтах // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр. МакНИИ. – Макеевка, 2007. - № 19. - С. 64-72. 6. Брюханов А.М. Математическое моделирование закономерностей формирования взрывоопасной среды при внезапных выбросах угля и газа в очистных выработках // Геотехническая механика: Межвед. сб. науч. тр. ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2007. – Вып. 69. – С. 121-128. 7. Брюханов А.М. Закономерности формирования взрывоопасной среды при внезапных выбросах породы, угля и газа в тупиковых выработках угольных шахт // Зб. наук. пр. „Пожежна безпека” ЛДУ БЖД - Львів, 2007. - №10. – С. 121-125. 8. Брюханов А.М. Условия формирования взрывоопасной среды после внезапного выброса угля и метана // Науковий вісник УкрНДІПБ України. – К., 2007. - № 1 (15). – С. 23-27. 9. Потураев В.Н., Брюханов А.М., Зорин В.Н. Определение техногенных зон методом удельной изменчивости уклонов // Науковий вісник НГА України. – Дніпропетровськ, 2002. - № 3 - С. 52-54. 10. Мнухин А.Г., Брюханов А.М., Бреус Н.Г. Оценка стоимости жизни при определении экономического ущерба от аварийности // Уголь Украины. – 2006. - № 4. – С. 13-15. 11. Брюханов А.М., Лёвкин Н.Б. Разработка концепции повышения уровня охраны труда на угольных шахтах Украины // Способы и средства создания безопасных условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр. МакНИИ. – Макеевка, 2005. – С. 3-10. 12. Брюханов А.М. Комплексный подход к предотвращению взрывов и вспышек метана при БВР //Уголь Украины.- 2005. – №1. - С.36-37. 13. Чернов Е.Д., Брюханов А.М., Терентьева Л.Н., Манжос Ю.В. Об электродетонаторах нового поколения //Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр. МакНИИ. – Макеевка, 2004. – С. 135-142. 14. Мнухин А.М., Брюханов А.М., Радченко В.В., Оптимизация параметров угольных шахт для обеспечения безопасной работы // Уголь Украины. – 2004. - № 5. - С. 31-38. 15. Брюханов А.М. Взрывной прибор нового поколения //Сб. научн. тр. НГУ. – Днепропетровск, 2003. - № 17. - т. 2. – С. 336-339. 16. Брюханов А.М. Новое направление в контроле состояния горного массива // Геотехническая механика: Межведом. сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины. - Днепропетровск, 2003. – Вып. 47. – С. 215-220. 17. Потураев В.Н., Грядущий Б.А., Брюханов А.М., Зорин А.Н., Чурадзе М.В., Вдовиченко В.П. Образование техногенных зон породного массива и метод их определения // Геотехническая механика: Межведом. сб. научн. тр. ИГТМ НАН Украины. – Днепропетровск, 2003. – Вып. 42. – С. 45-50. 18. Брюханов А.М., Колосюк В.П. Математическое моделирование аварийных событий // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр. МакНИИ. – Макеевка, 2003. - С. 60-74. 19. Брюханов А.М., Лунев С.Г., Колчин Г.И. Автоматизированный контроль выбросоопасности в очистных забоях //Уголь Украины.- 2003. -№ 3. - С. 26-28. 20. Брюханов А.М., Мнухин А.Г., Бусыгин К.К. Анализ обстоятельств взрывов метана на угольных шахтах и разработка мероприятий по их предотвращению //Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр. МакНИИ. – Макеевка, 2002. - С. 15-24. 21. Мнухин А.Г., Брюханов А.М., Вовченко А.В. Оптимизация обслуживания систем электроснабжения угольных шахт, исходя из их аварийности // Науковий вісник НГА України. – Дніпропетровськ, 2002. - №1. – С. 83-86. 22. Брюханов А.М., Чурадзе М.В. Определение потенциально-выбросоопасных зон I-й южной лавы шахты «Красноармейская-Западная №1»// Науковий вісник НГА України. – Дніпропетровськ, 2002. - №6. - С. 53-54. 23. Брюханов А.М., Коптиков В.П., Кудинов Ю.В., Левкин Н.Б. О повышении безопасности труда в угольных шахтах Украины // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр. МакНИИ. – Макеевка, 2001. - С.14-22. 24. Брюханов А.М., Колосюк В.П., Левкин Н.Б. Анализ взрывов метана и угольной пыли на угольных шахтах, вызвавших человеческие жертвы // Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр. МакНИИ. – Макеевка, 2002. - С. 18-31. 25. Открытие, диплом № 26-S. Закономерная аналитическая связь между вероятностью возникновения аварий на промышленных объектах и их эргатичностью: Открытие, диплом № 26-S Брюханов А.М., Мнухин А.Г., Радченко В.В., Хохлов Л.Г. - № А -361, Заявл. 21.07.04; Зарегистр. 12.12.05. 26. Открытие, диплом № 249. Явление образования техногенных зон в областях изменения угла наклона горных пород: открытие, диплом № 249. Брюханов А.М., Потураев В.Н., Грядущий Б.А., Зорин А.Н., Чурадзе М.В., Вдовиченко В.П. - № А – 295, заявл. 22.12.03; зарегистр. 12.03.04. 27. Пат. 55974 А Україна, МКИ Е 21 F 5/00. Спосіб дегазації газоносних пластів: Пат. 55974 А, Україна, МКИ Е 21 F 5/00 Брюханов О.М., Муравйова В.М., Маркін В.А. - № 2002086545, Заявл. 06.08.02; Опубл. 15.04.03, Бюл. №4 – 3с. 28. Пат. 68986 А Україна, МКИ Е 21 F 5/00. Спосіб прогнозу викидонебезпеки вугільного пласта: Пат. 68986 А Україна, МКИ Е 21 F 5/00 Брюханов О.М., Бойко Я.М., Никифоров О.В., Колчин Г.І., Бокій Б.В. - № 20031110609; Заявл. 25.11.03; Опубл. 16.08.04, Бюл. №8 – 4 с. 29. Пат. 65163 А Україна, МКИ Е 21 F 5/00. Спосіб визначення виходу летких речовин: Пат. 65163 А, Україна, МКИ Е 21 F 5/00 Брюха- нов О.М., Рубінський О.О., Кузнецова Л.Ф., Бойко Я.М. - № 2003065375, Заявл. 10.06.03; Опубл. 15.03.04, Бюл. №3 – 4 с. 30. Пат. 57500 А Україна, МКИ Е 21V 9/04. Освітлювальна установка для вибухонебезпечних газових середовищ: Пат. 57500 А Україна, МКИ Е 21V9/04. Брюханов О.М., Мнухін А.Г., Стадник М.І., Товстик Ю.В., Білаш П.В., Коломіец А.П., Лапенков В.Ю. Заявл. 31.10.02; Опубл. 16.06.03, Бюл. №6 – 4 с. 31. Патент на корисну модель 23445 U МПК НО2Н 3/16 Пристрій для контролю опору ізоляції та захисного вимикання. Брюха- нов О.М., Колосюк В.П., Товстик Ю.В., Стоян В.М. Заявл. 02.01.2007; Опубл. 25.05.07, Бюл. №7 – 4 с. 32. Патент 45805 А, МКИ Е 21 F 5/100. Спосіб прогнозу викидонебезпеки: Пат. 45805 А, МКИ Е 21 F 5/100. Брюханов О.М., Луньов С.Г., Колчин Г.І., Бунчиков В.М., Бокiй Б.В. Заявл. 10.07.01; Опубл. 15.04.02, Бюл. №7 – 2 с. 33. Патент 50670 А F 42D1/08. Вибуховий прилад. Брюханов О.М., Мнухін А.Г., Манжос Ю.В., Насонов С.В. Заявл. 22.04.2002; Опубл. 15.10.02, Бюл. №10 – 2 с. 34. Брюханов А.М., Кашуба О.И. Автоматические средства пылевзрывозащиты шахт. // Тр. Междунар. семин. «Промышленная экология». - Ростов-на-Дону, – 2001. – С. 25-27. 35. Брюханов А.М., Колосюк В.П. Состояние и стратегия развития техногенной безопасности и охраны труда на угольных шахтах Украины // Тр. второго Междунар. симпозиума «Безопасность жизнедеятельности в ХХІ веке» – Днепропетровск: Технополис. - 2002. - С. 49-52. 36. Брюханов А.М., Кудинов Ю.В., Кашуба О.И. К вопросу борьбы с рудничной пылью // Тр. научн.-практ. семин. «Проблемы техногенной, производственной и экологической безопасности. Пути их решения» (17-22 июня 2002 г., пос. Ласпи, Крым). Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр. МакНИИ. – Макеевка, 2002. - С. 32-38. 37. A.M. Bryukhanov, V.N. Medvedev. Methane monitoring at a job site underground // 30th International Conference of Safety in Mines Research Institutes (Johannesburg, 5-9 Осtober 2003). – 2003. – P. 649-657. 38. А.М. Bryukhanov and V. P. Kolosyuk. Mathematical modeling of hazardous events/ 30th International Conference of Safety in Mines Research Institutes (Johannesburg, 5-9. Осtober 2003). – 2003. – P. 541-550. 39. Брюханов А.М., Коптиков В.П.,Иванов Ю.А., Брюм В.З., Серезентинов Г.В., Родненко В.С. Унифицированная телекоммуникационная система УТАС – новый шаг в обеспечении безопасных условий труда в угольных шахтах // Тр. научн. – практ. конф. «Пути повышения безопасности горных работ в угольной отрасли» (8-9 декабря 2004 г.). Способы и средства создания безопасных и здоровых условий труда в угольных шахтах: Сб. научн. тр. МакНИИ. – Макеевка, 2005. – С. 322-333. 40. I. Yashchenko, А. Bryukhanov, N. Lyovkin On the conception of accident and injury prevention in the coal industry of Ukraine/ 31 st Biennial International Conference of afety in Research Institutes (Brisbane, 2-5 Осtober 2005, Australia). – 2005. – P. 265-266. 41. А. Bryukhanov Methodology of determining methane volume emitted after coal outbursts at coal mines/31 st Biennial International Conference of Safety in Research Institutes (Brisbane, 2-5 Осtober 2005, Australia). – 2005. – P. 302-303. У роботах, опублікованих у співавторстві, особистий внесок здобувача такий: у [2, 20, 34-38, 40] – виконано аналіз причин і обґрунтовано засоби запобігання вибухам газу і вугільного пилу; у [3] – розроблено пропозиції з урахуванням особливостей вибухів газу та пилу при розслідуванні причин аварій; у [4] – обґрунтовано особливості підготовки глибоких горизонтів шахт при розробці викидонебезпечних вугільних пластів; у [9, 17, 22] – обґрунтовано ознаки техногенних зон; у [10, 11, 21] – поставлено задачу й зроблено аналіз результатів досліджень; у [13] – поставлено задачу, організовано випробування і впровадження електродетонаторів; у [14] – розроблено методологію оцінки рівня безпеки шахт з урахуванням дій персоналу і стану середовища та устаткування; у [18] – поставлено задачу та проведено статистичну обробку даних за вибухами метану та пилу; у [19] – подано ідею і обґрунтовано доцільність автоматизованого контролю викидонебезпеки в очисних виробках; у [23] – виконано аналіз аварійності на шахтах України; у [25-33] – обґрунтовано суттєві ознаки нових технічних рішень; у [37] – обґрунтовано доцільність додаткового оснащення робітників у шахтах індивідуальними сигналізаторами метану, сполученими з головними світильниками; у [38] – обґрунтовано методику математичного моделювання небезпечної ситуації; у [39] – обґрунтовано необхідність широкого впровадження автоматизованих систем контролю за станом рудникової атмосфери і гірничих машин. | 